背景：石墨烯是一种由单层碳原子以sp² 杂化的方式排列而紧密堆积形成的二维蜂窝状晶格结构的碳质材料。正是由于这种特殊的结构，石墨烯具有良好的热稳定性、较高的导电性、强度高和厚度小、比表面积大等十分奇特的物理、化学性质，因此在电子、信息、能源、材料和生物医药领域有广阔的应用前景。

目前，石墨烯的制备方法主要有机械剥离、晶体外延生长、氧化还原法、化学气相沉积法和有机合成等。其中最常用的方法是氧化还原法。

氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。氧化石墨烯因表面含有大量含氧官能团，使得碳层带负电荷，这样带正电荷的阳离子很容易进入层间，并把层间距撑大，为聚合物和无机纳米粒子的负载提供有利条件。对氧化石墨烯表面进行改性，使其能更好地与基极材料形成复合材料，在能源、电子、生物医药、催化等领域都有潜在的应用价值。

氧化石墨烯一般由石墨经强酸氧化而得。主要有三种制备氧化石墨的方法：Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法。其中Hummers法的制备过程的时效性相对较好而且制备过程中也比较安全，是目前最常用的一种。它采用浓硫酸中的高锰酸钾与石墨粉末经氧化反应之后，得到棕色的在边缘有衍生羧酸基及在平面上主要为酚羟基和环氧基团的石墨薄片，此石墨薄片层可以经超声或高剪切剧烈搅拌剥离为氧化石墨烯，并在水中形成稳定、浅棕黄色的单层氧化石墨烯悬浮液。由于共轭网络受到严重的官能化，氧化石墨烯薄片具有绝缘的特质。经还原处理可进行部分还原，得到化学修饰的石墨烯薄片。

性质与用途：

1、分析检测领域：氧化石墨烯用于PCR技术中，可显著提高PCR的特异性、灵敏度和扩增产量，并可消除扩增中形成的引物二聚体，且优化区间广，可广泛适用于各种浓度和复杂程度的DNA模板。基于氧化石墨烯的传感器不但可用于检测蛋白质、核酸、葡萄糖等生物分子，而且亦可用作燃料分子的催化分解以及TNT、Pb² 等有害化学物质的检测。

2、改性聚合物材料：除了电学性能优异外，氧化石墨烯的拉伸模量（1.01TPa）和极限强度（116GPa）与单壁碳纳米管相当，而且质量轻，导热性好，价格低廉，原料易得。

3、生物医药方面的应用：氧化石墨烯较高的比表面积和大范围的共轭结构使其在载药方面有一定应用价值。

4、光电相关的应用：单纯的导电聚合物载充放电循环中稳定性差，使其在电容器电极材料方面的应用受限，开发具有优异性能的复合材料成为电容器电极材料的理想选择，氧化石墨烯和导电聚合物的复合可增强二者性能。

5、光催化中的应用：氧化石墨烯和TiO₂的复合，可用于光催化降解各种污染物。